JPH061607B2 - 磁気媒体の信号読出判定回路装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は磁気媒体を、読み出し用磁気ヘッドにより走査
することで得られた再生信号につき、当該信号に含まれ
ているデータ情報およびクロック情報を夫々データ信号
およびクロック信号として読み出し、この読み出しによ
る読取データが正しいか否かを判定した後、これを外部
へ出力するようにした信号読出判定回路装置に関する。

《従来の技術》 磁気媒体、たとえば磁気カード等に情報を書き込む場
合、磁性材料上の磁化の状態は＋ＢｒかＢｒ（Ｂｒ：残
留磁化）のどちらかであるので、これらを２進値の１ま
たは０に対応させなければならないこととなる。

その対応のさせ方にいくつかの方式があって、その主な
ものの名をあげると、ＲＺ方式、ＲＢ方式、ＮＲＺ方
式、ＮＲＺＩ方式、ＰＭ方式、ＦＭ方式などである。

これらのうちで、現在実際に多く用いられているのは、
書込密度が比較的低いときにはＮＲＺＩ方式、比較的高
いときにはＰＭまたはＦＭ方式である。

そして上記のＰＭ方式（位相変調方式、ＰＥ方式ともい
う）とＦＭ方式（周波数変調方式ともいう）とが、１ト
ラックにデータ情報とクロック情報とを有する自己周期
式磁気記録方式に該当する。

ここで、ＰＭ方式では、磁性媒体上における単位情報と
しての記録領域であるビットセルにあって、その中央に
必ず磁化反転があり、これをクロック情報とすると共
に、磁化反転の方向すなわちＳ→ＮとＮ→Ｓの２つをデ
ータ情報の２進数に対応させる。

ただし、データ情報として同一の２進数が連続する場合
には、各ビットセルの境界で意味のない磁化反転をさせ
る必要がある。

この余分の磁束反転を位相磁束反転または俗にフェーズ
ビットと呼んでいる。

これに対してもともとの情報をもっている磁束反転のこ
とをデータ磁束反転またはデータビットという。

すなわち、第６図に示すＰＭ方式の磁気記録を再生して
得た再生信号波形例によって理解されるように、１点鎖
線で区切られた区間Ａがビットセルで、中央で必ず発生
するレベル変移は意味のあるデータ磁束反転で、Ｌ→Ｈ
のレベル変移をデータ情報“１”とし、Ｈ→Ｌのレベル
変移をデータ情報“０”とすれば、この再生信号波形は
図示のごとくデータ情報“１・１・０・１・０・０”を
含んでいる。

またビットセルＡの中央で必ず発生するレベル変移は、
クロック情報でもあり、図中点線で区切られた区間Ｔが
ビット周期Ｔであって、ＡとＴとの間にずれがある。

次にＦＭ方式では、第７図のごとくビットセルＡの中央
における磁化反転の有無をデータ情報の２進数に対応さ
せるのであり、当該中央に上記磁化反転が有ればデータ
情報が“１”であり、なければデータ情報が“０”であ
るものとしこれと共に各ビットセルＡの境界において必
ず磁化反転を生じさせて、これをクロック情報としてい
る。

すなわち、同上図はＦＭ方式による磁気記録を再生して
得た再生信号波形であり、ビットセルＡの境界で必ず発
生するレベル変移はクロック情報であって、連続する２
個のクロック情報の発生時間間隔を示すビット周期Ｔは
ビットセルＡと合致し、この場合のデータ情報も“１・
１・０・１・０・０”を含んでいる。

そこで、上記磁気記録からデータ信号とクロックの信号
を読み出すため、一方が閉じればこれに関連して他方が
開くようになっている２個のゲートを設け、一方のゲー
トをビット周期の開始からごく短い時間が経過した後、
たとえばビット周期の1/4が経過した後、ビット周期の
ほぼ3/4の間開いてデータ信号を取り出し、他方のゲー
トＢはビット周期の残りの間開いてクロック信号を取り
出すようにすると、再生信号においてレベレ変移で表わ
されているデータ情報およびクロック情報をデータ信号
およびクロック信号として読み出すことができる。

このようにＰＭ方式ならびにＦＭ方式の磁気記録再生信
号から、データ信号およびクロック信号を読み出すため
に、再生信号のビット周期の1/4ないし3/4という時間の
設定は重要な意味があり、この時間のことを“禁止時
間”と呼んでいる。

そして、上記禁止時間に基づいて信号読出用のゲートを
制御すれば、再生信号からデータ信号とクロック信号と
を混同することなく読み出すことができ、通常この禁止
時間は固定された一定値して設定される。

ところが記録時および読取時の磁気ヘッドと磁気媒体と
の相対速度、すなわち走査速度は、モータトルクの変化
や負荷トルクの変化などの影響を受けて変動するのであ
り、さらＩＤカード、磁気タグなどの磁気記録媒体を手
にもって手動式磁気カードリーダで読み取らせる場合
や、磁気ペンで磁気タグを読み取る場合などでは走査速
度は、更にその変動が大きく、１操作期間中に早くなっ
たり遅くなったりする。

このように、走査速度が変動すると、読取ビット間隔が
一定にならず、走査速度が大きければビット間隔は狭く
なり、走査速度が小さければビット間隔は広くなる。

上記のような走査速度の変動に応じてビット周期も変動
するため、従来のように一定値の禁止時間を設定する
と、禁止時間とビット周期の対応がくずれ、再生信号に
含まれたデータ情報およびクロック情報を、データ信号
およびクロック信号として正しく読み出すことができな
くなる。

そのため、この不具合を少しでも軽減しようとして複雑
・高価な定速走査機構を設けて走査速度の変動を押え、
ビット周期を一定に近づけるように努力する外はなかっ
た。

そこで、この走査速度の変動の影響から逃れるために、
さまざまな方法が提案されている。

すなわち、モータなどを用いて磁気媒体を自動搬送する
場合には、搬送速度に比例したクロック信号をモータや
搬送機構に取りつけたエンコーダ等から得て、そのクロ
ック信号に同期してデータ信号を読み取ったり、あるい
は各ビット周期の先行ビツト周期もしくは平均ビット周
期に比例する比例時間を時間設定装置によって得て、こ
の時間に基づいて読出ゲートを制御して各ビット周期の
データ信号およびクロック信号を読み出す方式などであ
る。

このような方式では、磁気記録密度を変更する場合、磁
気媒体の搬送速度（すなわち走査速度）とクロック信号
との比例定数を変更する必要があり、さらにその比例定
数の精度も問題になる。

《発明が解決しようとする問題点》 本発明は上記従来技術の難点に鑑みて検討されたもの
で、磁気媒体挿入検出センサ、読出用磁気ヘッド、比較
器、ＯＲ回路、フリップフロップ回路と、時間計数器、
読出用データメモリ、判定用データメモリを具備した中
央演算処理装置とを、適切に接続すると共に、当該中央
演算処理装置に特異な演算判定機能を具有させることに
よって、モータや搬送機構に取り付けられたエンコーダ
からのクロツク信号を全く必要とせずに、ビット周期の
変動があっても、再生信号から正しいデータ信号および
クロック信号を読み出せるようにしたうえ、読み出しを
より精密に、かつより広範囲なビット周期の変動に対応
できるようにした新しい読取方式を提供しようとするの
が、その目的である。

《問題点を解決するための手段》 本発明は上記の目的を達成するために、中央演算処理装
置に、磁気媒体挿入検知センサからの磁化検知信号と、
磁気媒体の磁化状態を検知する読出用磁気ヘッドにより
得られた読出信号が、正レベル、負レベルと比較されて
各比較器から出力される正パルス、負パルスのＯＲ信号
としての全パルス信号と、当該正パルス、負パルスをセ
ット、リセット信号とするフリップフロップ回路から出
力される再生信号とが夫々入力されると共に、当該演算
処理装置には時間計数器、読取用データメモリ、判定用
データメモリと全データ出力端とを設定し、かつこの中
央演算処理装置に、全パルス信号入力毎に再生信号がレ
ベル反転するか否かの検知による外乱判定除去機能と、
磁気媒体の読出用磁気ヘッド進入時の搬送速度急変に際
し、当該急変状態下の全パルス信号を無視するパルス間
隔大幅変動判定機能と、上記のパルス間隔を２進情報に
変換するに際し、前記時間計数器によるパルス間隔値に
よる前回のビットセル間隔を基準として“１”、“０”
の何れかに判定する読み取りの機能と、磁気媒体のデー
タブロック中の何れのブロックから入力されているかを
検知するデータブロック判別機能とを具備させ、さらに
上記読取りのうちデータだけが格納される前記読取用デ
ータメモリの内容と、予め格納されている判定用データ
メモリの内容とを比較照合して、全データ出力端から全
読取データを外部へ出力する機能をもたせてなることを
特徴とする磁気媒体の信号読出判定回路装置を提供しよ
うとするものである。

《実施例》 本発明を図示の実施例によって詳記すると、第１図のご
とき電気回路構成をもたせると共に、その中央演算処理
装置ＣＰＵによって、第２図のフローチャートに示され
る判定手続きを行なわせ得るようにするのである。

第１図にあって1は、図示されていない磁気媒体をモー
タ等により駆動される搬送機構に差し入れた際などに、
当該媒体を検知する磁気媒体挿入検出センサで、その出
力は中央演算処理装置ＣＰＵに導入される。

一方所定位置に設けた読出用磁気ヘッド2の出力は増幅
器3を介して比較器4a，4bに印加され、当該比較器4a，4
bの出力側は、夫々ＯＲ回路5、フリップフロップ回路6
を介してＣＰＵに接続されていると共に、このＣＰＵに
は時間計数器7の、読取用データメモリ8、そして判定用
データメモリ9が具備されており、図中10は全データ出
力端を示している。

ここで、上記磁気媒体なるものは、これに情報を記録す
る場合、既知のごとく全面にわたって記録されるのでは
なく、第４図(a)に示す通りプリアンブル、ギャップ、
データ部分、ポストアンブルの各ブロックに区切って書
き込まれるのであり、このような順に並んでいる全体を
データブロック11と総称しており、さらにこれらのブロ
ック中、プリアンブルとポストアンブルは、ビット周期
を伝達するためにあり、同図(b)のごとくすべて２進数
“０”となっている。

次のブロックであるギャップは、プリアンブルからデー
タ部分へのつなぎとなっていて、２進数“１”で構成さ
れ、かつその個数は予め定められており、これらの順に
読出用磁気ヘッド2により走査されるようになってい
る。

そこで、本発明では、磁気媒体が前記磁気媒体挿入検出
センサ1により検出されると、前回“０”の入力があっ
た状態にセットされ、第２図のフローチャートにより示
される通り、ＣＰＵは後述の全パルス信号Ｐの出力を待
機する状態となる。

上記磁気媒体が搬送装置等によって、読出用磁気ヘッド
2の位置まで運ばれてくると、データの読み出しがはじ
まる。

従って、第３図のごとき当該磁気媒体の磁化状態であれ
ば、同上ヘッド2からの読出信号Ｐ１が得られ、これが
増幅された後、比較器4a，4bに印加され、ここで正レベ
ル、負レベルと比較された結果の出力として、同器4a，
4bから正パルスＰ２と負パレスＰ３が得られるのであ
り、この際各パルスＰ２，Ｐ３は、夫々磁気媒体の磁化
状態がＳ→ＮとＮ→Ｓへ変化する時に発生する。

このＰ２とＰ３はＯＲ回路5と、フリップフロップ回路6
とに夫々印加されるが、これによりＰＲ回路5からは、
Ｐ２，Ｐ３のＯＲ回路である磁化変化信号、すなわち前
記全パルス信号Ｐが、ＣＰＵに入力されることとなり、
また上記正パルスＰ２をセット入力、負パルスＰ３をリ
セット入力するフリップフロップ回路6の出力が再生信
号ＲＰで、これもＣＰＵに入力されることとなり、この
ＣＰＵは、これらの全パルス信号Ｐ、再生信号ＲＰを、
後述のようにして読み取ることができ、読み出したデー
タは、前記読取用データメモリ8に格納されることとな
る。

ここで本発明に係る中央演算処理装置ＣＰＵには、先ず
次に示すごとき外乱判定除去機能を具備させている。

すなわちＣＰＵに全パルス信号が入力される毎に、ＣＰ
Ｕはその時の再生信号ＲＰのレベルが、前回の全パルス
信号Ｐ入力時のレベルに対して反転しているかどうかを
調べて、今回入力された全パルス信号Ｐの有効性（正規
の全パルスであるか、外乱であるか）を調べる。

すなわち正パルスＰ２と負パルスＰ３は交互に到来する
から、全パルス信号Ｐの入力時には必ずフリップフロッ
プ回路6の出力は反転していなければならない。

そこで、今回の全パルス信号Ｐの入力時における再生信
号ＲＰのレベルを前回の全パルス信号Ｐ入力時の再生信
号ＲＰのレベルと比べたときに、 反転していれば、正規の全パルス（＝磁化変化信号） 同じであれば、ノイズ等の外乱 と判定し、外乱であれば受けつけないのである。

第２にＣＰＵが具有しているのは、パルス間隔大幅変動
判定の機能である。

これは、磁気媒体が読取用磁気ヘッド2と既知の押えロ
ーラとの間に進入して来たとき、当該媒体の搬送速度が
一瞬急激に低下し、この低下の度合は進入毎に変化する
ため、プリアンブルの先頭近傍におけるパルス間隔が著
しく不安定となる点に着目し、この進入時における大幅
なパルス間隔変動の影響を避けるために具有させた機能
である。

すなわち、前記の通り正規の全パルス信号Ｐであるなら
ば、これにつき前記の時間計数器7により、パルス到来
間隔ｔを調べることになるが、全パルス信号Ｐの１発目
が入力されたときは、前記のように１発目の前であるか
ら架空の前回入力である“０”があったようにセットさ
れており、２発目以降の入力に対しては、前回到来した
全パルス信号Ｐが“１”の１回目でなければ、今回到来
したパルスが１発目のパルスから数えて数発目（４〜９
の適当な値、例えば６とするのが望ましい。）以降のパ
ルスであるかどうかを調べ、この際６発目以降のパルス
についてのみ次段の処理を行ない、５発目以前の入来パ
ルスについては無条件に“０”と判定し、上記の機能を
発揮させるのである。

次に、このＣＰＵは、上記パルス間隔を２進情報に変換
する手続、すなわちパルス間隔ｔを読み取ってそれを２
進数“１”“０”の何れに変換するかの判定機能を具有
している。

すなわち、前掲第４図(b)につき説示した通り、データ
ブロックの始まりであるプリアンブルには、すべて２進
数“０”が書き込まれているので、プリアンブルにおけ
るｔはビットセル間隔Ｔにほぼ等しくなる。

そして、前記の通りｔを読み取って、それを２進数
“１”“０”の何れに変換するかについては、前回のビ
ットセル間隔Ｔ_Ｋ−１を基準にして判定する。

すなわち、 Ｔ_Ｋ−１(1-α)≦ｔ_Ｋ≦Ｔ_Ｋ−１(1+β)…(a) ここで、 Ｔ_Ｋ−１：前回のビットセル間隔 Ｔ_Ｋ：今回のパルス間隔 α、β：媒体上の記録誤差、媒体の走行速度のムラ等を
考慮して決めたパルス間隔の許容値（共に正の値とす
る） そして、 ｔ_Ｋが(a)式を満足していれば２進数“０”と判定し、 ｔ_Ｋが(b)式を満足するなら２進数“１”と判定するの
である。

さらに、(b)式を満足するｔ_Ｋは必ず２回以上連続して
到来するので、そのことを判定の基準に加えてもよい。

第５図から理解されるように到来パルスの間隔ｔ_Ｋは、
２進数“０”の場合ビットセル間隔Ｔ_Ｋとなって、次回
のパルス間隔判定の基準になる。

到来パルスの間隔ｔ_Ｋが２進数“１”の場合には、連続
して到来する２回分のパルス間隔を加算してビットセル
間隔Ｔとし、次回のパルス間隔判定の基準とする。

従って次回のパルス間隔の基準値をすぐ前のパルス間隔
で判定し、さらにα、βの速度ラムを考慮に入れた読み
取り方式なので速度変動に大変強いものとなる。

このようにしてＣＰＵは上記判定を行なって読み出した
データを、読取用データメモリ8に格納する。

さらに、ＣＰＵのデータブロック判別機能によって、現
在入力されているパルスが、データブロックのうちプリ
アンブル、ギャップ、データ部分、ポストアンブルのど
れに属するものであるかを調べることになる。

最初の（１発目）のパルスからしばらく“０”“０”…
“０”が連続する間はプリアンブルとみなし、“０”の
連続に続いて“１”が入力されたときからがギャップ
で、この間“１”があらかじめ定めた数だけ連続する。

この連続する“１”の数をかぞえて、あらかじめ定めた
数に達した次からデータ部分になる。

データ部分では、“０”“１”とがアットランダムに発
生するが、その“０”と“１”との総数はあらかじめ定
めておくので、データ部分の終了は総数をかぞえること
でわかる。

続いては、“０”の連続するポストアンブルになるが、
この部分はデータの読み取りについては、データ部分の
終了近傍を保護するためだけのものであるので無視す
る。

そして、前述の手続きにより、データ部分のデータだけ
を取り出して読取用データメモリ8に格納していき、デ
ータ部分の全データが格納されると、この全データと判
定用データメモリ9にあらかじめ格納しておいた判定用
データと比較照合し、いま読み込んだ読取りデータが正
しいデータであると判定出来る場合にのみ、全読取デー
タを全データ出力端10より外部に出力する。

《発明の効果》 本発明は上記のようにして構成され、適切なるハードウ
エア構成を具有かつＣＰＵにフローチャートで示される
ごとき手続能力が付与されているので、情報を読み出す
に際し、モータや搬送機構に取りつけられたエンコーダ
からのクロック信号をまったく必要とせず、記録密度に
無関係に、ビット周期の変動があっても再生信号から正
しいデータ信号およびクロック信号を読み出させ、より
広範囲なビット周期の変動に対応でき、また読み取った
データを、判定用データメモリにあらかじめ格納してお
いた判定用データ（データ形式、暗唱番号等）と比較照
合し、読出データが正しいデータであると判定出来る。
このようにすることも、ハードウエアの中核にＣＰＵを
置くことで容易かつ確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る信号読出判定回路装置の一実施例
を示すブロックダイヤグラム、第２図は同装置の中央演
算処理装置が手続するデータのリードと判定を示すフロ
ーチャート、第３図は同中央演算処理装置に入力される
こととなる本発明装置の各部における信号の波形図、第
４図は(a)は磁気媒体のデータブロックの平面説明図、
同図(b)は同ブロックの２進数出力内容を示す説明図、
第５図はパルス間隔を２進情報に変換する手続きを表わ
す波形説明図、第６図と第７図は夫々ＰＭ，ＦＭ磁気記
録方式による再生信号波形説明図である。 1‥‥‥‥‥磁気媒体挿入検知センサ 2‥‥‥‥‥読出用磁気ヘッド 4a,4b‥‥‥比較器 5‥‥‥‥‥ＯＲ回路 6‥‥‥‥‥フリップフロップ回路 7‥‥‥‥‥時間計数器 8‥‥‥‥‥読取用データメモリ 9‥‥‥‥‥判定用データメモリ 10‥‥‥‥‥全データ出力端 11‥‥‥‥‥データブロック ＣＰＵ‥‥‥中央演算処理装置 Ｐ１‥‥‥‥読出信号 Ｐ２‥‥‥‥正パルス Ｐ３‥‥‥‥負パルス Ｐ‥‥‥‥‥全パルス信号 ＲＰ‥‥‥‥再生信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央演算処理装置に、磁気媒体挿入検知セ
   ンサからの磁化媒体検知信号と、磁気媒体の磁化状態を
   検知する読出用磁気ヘッドにより得られた読出信号が、
   正レベル、負レベルと比較されて各比較器から出力され
   る正パルス、負パルスのＯＲ信号としての全パルス信号
   と、当該正パルス、負パルスをセット、リセット信号と
   するフリップフロップ回路から出力される再生信号とが
   夫々入力されると共に、当該演算処理装置には時間計数
   器、読取用データメモリ、判定用データメモリと全デー
   タ出力端とを設定し、かつこの中央演算処理装置に、全
   パルス信号入力毎に再生信号がレベル反転するか否かの
   検知による外乱判定除去機能と、磁気媒体の読出用磁気
   ヘッド進入時の搬送速度急変に際し、当該急変状態下の
   全パルス信号を無視するパルス間隔大幅変動判定機能
   と、上記のパルス間隔を２進情報に変換するに際し、前
   記時間計算器によるパルス間隔値による前回のビットセ
   ル間隔を基準として“１”、“０”の何れかに判定する
   読み取りの機能と、磁気媒体のデータブロック中の何れ
   のブロックから入力されているかを検知するデータブロ
   ック判別機能とを具備させ、さらに上記読み取りのうち
   データだけが格納される前記読取用データメモリの内容
   と、予め格納されている判定用データメモリの内容とを
   比較照合して、全データ出力端から全読取データを外部
   へ出力する機能をもたせてなることを特徴とする磁気媒
   体の信号読出判定回路装置。